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原创亿华通量产发动机下线 中国氢燃料电池汽车商业化提速

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2017-08-27EV世纪 史宝华

  在经过将近20年的研发之后,中国的氢燃料电池汽车向商业化迈出了实质性的一步。8月25日,北京亿华通科技股份有限公司(以下简称“亿华通”)张家口基地生产的首台氢燃料电池发动机下线,标志着中国开始大批量生产氢燃料电池发动机。而即将于2022年举行的北京-张家口冬奥会将成为氢燃料电池汽车在京津冀的最佳推广应用机会。

  亿华通在国内最早进行氢燃料电池发动机研发和产业化,目前是氢燃料电池发动机领域的领导者。2016年11月,它在张家口成立了全资子公司——亿华通动力科技有限公司,张家口生产基地总投资10亿元,占地45亩,一期产能为2000台,预计今年底前将交付200台。到2018年底二期生产线建成后年产能将达到1万台。  

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科技部电动汽车重大项目总体专家组组长欧阳明高

  参加下线仪式的科技部电动汽车重大项目总体专家组组长欧阳明高说:“这是具有历史意义的一刻。氢燃料电池是当今能源和汽车科技的顶峰,目前实现氢燃料电池发动机批量生产和应用的国家屈指可数。今年张家口将推广应用200辆氢燃料电池汽车,全球规模最大。在氢燃料电池推广应用上,中国具有走向国际前列的潜力,尤其是氢燃料电池商用车会率先突破。”

2022年冬奥会之前,张家口所有的公交车将更换成氢燃料电池车和新能源汽车,张家口的目标是成为中国第一个氢能利用示范城市。目前,搭载了亿华通氢燃料电池发动机的大巴已经完成当地工况适应性试验,今年将实现百辆级燃料电池客车示范运营。

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搭载亿华通燃料电池发动机的福田欧辉氢燃料电池大巴


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亿华通与北汽合作开发的氢燃料电池轿车

  亿华通公司成立于2004年,在中国最早进行氢燃料电池发动机研发和产业化,先后承担和参与国家“十五”、“十一五”、“十二五”、“十三五”燃料电池重大课题项目,承担北京奥运会,上海世博会、新加坡青奥会等多个世界级重大活动的燃料电池客车示范运营项目。该公司与清华大学汽车工程系建立全面产学研合作关系,双方在人才共享、技术开发等方面长期合作,并共同承担许多国家级课题项目。

  经过十几年研发,亿华通掌握了氢燃料电池发动机及与之匹配的DC/DC直流变换器、整车控制器、氢系统等研发生产能力。位于北京海淀区的中国第一座车用加氢站也由亿华通建设运营,该公司因此积累了制氢、储氢和加氢方面的技术和经验。在与主机厂合作方面,亿华通和宇通、中通、福田、金龙等国内主流客车企业开展合作。

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亿华通研发的第三代氢燃料电池发动机

  2011年,亿华通研发出第一代氢燃料电池发动机,经过几年迭代研发,目前最新的第三代氢燃料电池发动机采用模块化设计、系统集成程度高,节省空间、便于维护,响应速度快,还配备车辆数据监控系统,可实现远程车辆监控和故障诊断。

  2015 年,亿华通收购国内主流氢燃料电池电堆生产商——上海神力科技有限公司,获得自主开发燃料电池电堆的能力,它也与国外先进的燃料电池供应商,比如加拿大巴拉德、Hydrogenics等公司进行技术合作。2016年,Hydrogenics与亿华通签订战略合作伙伴协议,进行燃料电池功率模块的共同开发以及针对中国市场设计的电源系统的供应。

  与纯电动汽车相比,氢燃料电池汽车续航里程更长(加氢10分钟可续航350-500公里),低温性能更好(发动机产生的热能可以用于乘客舱采暖和电池保温),如果采用可再生能源发电电解水制氢,则更加绿色环保。但由于成本太高,再加上加氢基础设施缺乏,因此推广缓慢。

  不过,随着一些核心零部件企业和整车企业的努力,氢燃料电池汽车在中国的商业化推广已经初步具备了一些条件,尤其是在客车和商用车领域。

  首先,氢燃料电池汽车的成本和售价逐渐下降。清华大学汽车工程系教授李建秋表示,如果产量规模达到千台级别,成本将下降至目前水平的60%-80%,如果2025年产量达到10万台,氢燃料电池发动机的主要性能、成本和耐久性将能够与传统发动机相竞争。

  目前,中国政府对纯电动和插电式混动汽车补贴逐年退坡,但氢燃料电池的补贴没有降低,预计 2020 年后仍将继续,但补贴力度可能减小,这在一定程度上将提高氢燃料电池汽车的性价比。

  其次,氢燃料电池汽车使用成本比传统燃油车更低。在可再生能源富集地区或者制氢成本低的地区,比如张家口——国务院批准的唯一一个再生能源示范区——2016年弃风电量达到16亿度(国家能源局数据),按照50度电制取一公斤氢气,采用张家口廉价风电制氢,氢气生产、运输以及存储等成本大约达到30元/kg,而一公斤氢气可以让一辆氢燃料电池轿车行使约100公里。相比之下,传统汽车每行使一百公里油耗大约为6-8升,以每升汽油6元计算,氢燃料电池汽车的使用成本也低于燃油车。

  尽管如此,氢燃料电池汽车的推广仍然面临很多障碍。

  首先是核心技术有待进一步提高。与国际先进水平相比,中国燃料电池轿车在整车总布置、动力性、经济性、续驶里程、混合动力系统集成和控制水平方面的差距不大,但燃料电池发动机功率低于国外水平。主要原因在于我国装车的燃料电池发动机的体积比功率密度远远低于国外先进水平,但轿车空间有限,从而限制燃料电池发动机总功率。

  燃料电池城市客车的加速时间、最高车速、续驶里程、氢气消耗量等多数性能指标与国际先进水平相当,氢耗指标和整车成本还有一定优势,氢燃料电池与锂电池的电电混合动力系统的构型和集成水平在国际上处于先进水平,但燃料电池发动机耐久性较低,国外电堆在客车工况下寿命达到1.8万小时,国内只有几千小时,从而影响燃料电池客车耐久性和寿命。

  在燃料电池发动机关键零部件方面,国内基本没有成熟产品,产业链配套体系很不完善。

  其次,从氢能基础设施建设情况来看,主要汽车工业发达国家都制定了氢能基础设施的发展技术路线图,由能源公司牵头建设加氢站。但中国目前商无明确的加氢站等基础设施建设规划。目前,全国也仅有不到5座加氢站。新建加氢站投入巨大,以加注能力衡量,每天加注200公斤氢气的加氢站投入将达到1000万元(不含土地费用),以目前的氢燃料电池市场规模,无法吸引投资者(李建秋认为,未来的发展趋势是部分加油站经过改造增加加氢设施,而不是大量新建加氢站)。

  北京-张家口冬奥会将形成局域氢能基础设施网络。据了解,张家口市规划了19座加氢站覆盖全市19个区县(亿华通将和清华大学合作建设三座加氢站,中国神华、国电投等公司将参与其他加氢站的投资),另外,还将与北京市合作建设京张奥运氢能高速公路,以及多个风光电氢综合能源利用示范项目。

毫无疑问,以2022年冬奥会为契机,京津冀地区的氢燃料电池汽车的商业化推广明显提速。正如纯电动汽车的推广一样,市场规模的持续扩大,带动产业链迅速成熟、成本不断下降。这个过程有望在氢燃料电池汽车上再次出现。


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